一直以来，我们都知道大脑负责协调身体对环境温度变化的反应，例如发抖产热或者出汗散热。但是，大脑如何精确地存储和提取温度信息，并将其转化为实际的生理反应，一直不太清楚。
4月23日，一项发表在顶尖学术期刊《Nature》上的研究发现：仅仅是回忆起寒冷的经历，就能在小鼠体内引发类似真实低温环境下的代谢和行为反应。 这项研究通过巧妙的巴甫洛夫条件反射实验结合先进的神经科学技术，为我们揭示了冷记忆控制全身反应的能力。
为了探究记忆是否能够控制全身代谢，研究人员对小鼠进行了特殊的训练。他们将特定的环境与 4°C 的低温体验相结合，通过条件反射让小鼠将两者联系起来。
有意思的来了，当小鼠被放回之前经历过寒冷的中，即使实际环境温度是 21°C，它们的新陈代谢率也会显著增加。这种代谢率的增加是由与寒冷训练相关的环境线索特异性诱导的，而不是仅仅因为暴露于一个新的环境。实验还观察到，在测试的第一天，回到与寒冷相关的环境中的小鼠，其核心体温也显著高于基线水平，并且它们的运动量也显著增加，这表明小鼠能够根据冷记忆调整其行为。对照实验进一步证实，代谢率的增加并非由 环境的新颖性引起，而正是由于 4°C 低温与环境的关联引起的。
为了深入了解冷记忆如何影响能量代谢，研究人员重点关注了棕色脂肪组织BAT，这是一种在产热过程中起关键作用的特殊组织。在实际的寒冷暴露后，小鼠棕色脂肪组织BAT中多个与产热相关的基因表达显著上调。
在回忆起寒冷记忆时，这些产热基因，如Ucp1，以及参与脂肪酸摄取和释放的基因，同样也显著上调。证明了冷记忆的提取足以激活BAT中的产热机制。为了排除压力反应的可能性，研究人员对比了暴露于捕食者气味TMT的小鼠，发现并没有引起代谢率的增加或产热基因的上调，这进一步支持了代谢变化是由特异性的冷记忆触发的结论。
那么，大脑中哪些区域参与了冷记忆的编码和提取呢？
通过检测FOS蛋白的表达来标记神经元的活动。结果显示，在实际的低温暴露（CL1）和回忆冷记忆（T1）时，海马体的CA3和CA1亚区神经元活动显著增加。在回忆冷记忆时（T1），齿状回DG的活动与氧气消耗量呈现显著的正相关，而在基线（BL1）和低温暴露时（CL1）则没有这种相关性或者呈现负相关。 这表明海马体的不同亚区在冷记忆的编码和提取过程中扮演着不同的角色，并且DG和CA1可能在T1时期参与了全身代谢的调节。
研究还发现，参与体温调节的关键下丘脑区域，如下丘脑外侧区（LHA），在低温暴露（CL1）和回忆冷记忆（T1）时均表现出活性上调。并且，只有在低温暴露时，LHA 的活动与氧气消耗量呈现正相关趋势。这表明海马体到下丘脑的连接是形成冷记忆后的一种关键的神经可塑性特征。
为了更深入地理解冷记忆的神经机制，研究人员利用engram 标记技术，在编码寒冷体验时标记了特定的神经元集合。发现，对冷敏感的记忆印迹（engram）位于海马体的 DG、下丘脑的LHA和视前内侧区（MPO）。在回忆冷记忆时，这些区域的engram细胞被显著激活。DG 中冷记忆印迹细胞的再激活程度与回忆时的代谢率以及最初低温训练时的代谢率都呈现显著的正相关。
为了进一步证实冷敏感engram细胞在介导这些代谢变化中的关键作用，研究人员利用化学遗传学技术抑制了回忆冷记忆时DG中的冷敏感engram细胞 。结果显示，与注射盐水的对照组相比，注射CNO的小鼠在回忆冷记忆时，之前观察到的代谢率增加现象完全消失了。这清晰地表明，抑制DG中冷敏感的神经元能够阻止与冷记忆相关的全身生理反应。
总而言之，这项开创性的研究首次揭示了冷记忆能够直接控制全身的自主神经和行为反应，从而帮助小鼠维持体温稳态。研究结果不仅鉴定了参与冷记忆编码和提取的关键脑区，如海马体的特定亚区和下丘脑的LHA和 MPO，还证明了这些冷敏感的记忆印迹是调控全身代谢和BAT产热的关键神经基础。
通过人工操控这些记忆印迹，研究人员成功地实现了对全身代谢的调控，这为未来开发针对代谢性疾病的新型治疗策略开辟了全新的道路。例如，通过靶向激活大脑中的特定记忆印迹，未来或许能够更精准地调控人体的能量代谢，从而改善肥胖、糖尿病等代谢性疾病。
那么，我有一个想法：是否靠意念想象着自己处于极冷的环境中，就能消耗脂肪从而减肥？
参考资料：Muñoz Zamora, A., Douglas, A., Conway, P.B. et al. Cold memories control whole-body thermoregulatory responses. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08902-6